JPH06250508A

JPH06250508A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06250508A
Application number: JP5036904A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Akihiko Tamura; 明彦田村; Kazuo Yasuda; 和夫安田; Satoshi Takahashi; 智高橋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】トナーと逆極性の帯電性のキャリアを用いた
２成分現像剤を使用する現像装置において、キャリアが
トナー担持体上に転移することがなく、トナー担持体上
にトナーが均一に薄く塗布され、トナー担持体が潜像担
持体に近接して潜像担持体上の静電潜像を現像し、コン
トラストの大きな高画質の画像が得られる現像が可能な
現像装置を提供する。【構成】磁性キャリアと非磁性絶縁性トナーとからな
る２成分現像剤によって、静電潜像を顕像化する現像装
置において、潜像担持体に隣接した位置に、非磁性絶縁
性トナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体
と、トナー担持体と隣接し２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、現像剤担持
体とトナー担持体間に直流電圧を印加し、現像剤担持体
に担持された２成分現像剤がトナー担持体と接触してト
ナー担持体に非磁性絶縁性トナーを塗布するようにした
構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式による画
像形成装置の感光体等の潜像担持体上に形成される静電
潜像を現像する現像装置に係わり、詳しくは乾式２成分
現像剤を用いた現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】潜像担持体上の静電潜像を現像により可
視化する現像方式には、現在１成分系の現像剤を用いた
現像方法と、磁性キャリアと非磁性トナーとからなる２
成分系の現像剤を用いた方法に大別される。

【０００３】１成分系現像剤を用いた現像方法にあって
は、１成分非磁性現像剤を用いた現像方法では、現像剤
担持体に現像剤を担持する力が現像剤の持つ電荷による
クーロン力とファンデルワールス力だけであり、安定的
にかつ均一な現像剤層を現像剤担持体上に形成するのが
困難である。

【０００４】また、１成分磁性現像剤を用いた現像方法
では一般に黒色のマグネタイト粉である磁性体をトナー
中に含むこととなるので、黒以外の色のトナーで鮮やか
な色のトナーを得ることは困難である。

【０００５】一方、２成分系現像剤を用いた現像法は、
他の現像法にくらべて安定した現像剤層を形成し、鮮や
かな色トナーを用いることができるという長所がある。

【０００６】一般に、潜像担持体上の静電潜像を現像剤
担持体上に保持・搬送された現像剤により現像する際、
得られる画像のコントラストを大きくして高画質の画像
を得るためには、潜像担持体と現像剤担持体間の距離を
小さくする必要がある。潜像担持体と現像剤担持体間の
距離を小さくした時には、潜像担持体と現像剤層を接触
させて現像を行なう接触式現像法においては、潜像担持
体と現像剤担持体との間で現像剤が押しかためられた
り、潜像や形成した顕像を破壊したりせぬように、現像
剤担持体上に保持・搬送される現像剤の層厚を適正な範
囲に収める必要がある。

【０００７】また、潜像担持体と現像剤層とを非接触の
状態に保って現像を行なう非接触式現像法においても、
潜像担持体と現像剤担持体の距離を小さくしたときには
潜像担持体と現像剤層が接触しないように、現像剤担持
体上に保持・搬送される現像剤の層厚を薄くして適正な
範囲におさめる必要がある。

【０００８】従来、２成分現像剤を薄層で担持させる手
段としては、内部に磁石を有する現像スリーブを現像剤
担持体として用い、この現像スリーブ上に磁性体ブレー
ドと現像スリーブ内の磁石が作り出す磁界を利用して現
像剤の薄層を塗布する方法が一般的である。

【０００９】その他の手段としては、特公昭63-31778号
に示されるように現像剤担持体上に支持した現像剤を交
番電界でトナー担持体に均一に転移させ、トナーのみの
薄層を得る方法がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの薄層
を得る現像装置においても解決すべき問題がある。

【００１１】前述の内部に磁石を有する現像スリーブを
使用する２成分現像剤を用いた現像装置においては、磁
性体ブレードと現像スリーブの間に異物が挟まると、こ
れにより現像剤の薄層に白スジ状に濃度の不足した部分
が生じ、この濃度の不足した薄層に対応して白スジが画
像上に画像欠陥となって現れる。

【００１２】また、後述の交番電界を使用して薄層を得
る現像装置においては、帯電極性が同一の１成分現像剤
を用いる場合には適しているが、トナーと逆極性のキャ
リアが存在する２成分現像剤を使用する場合、次のよう
な問題が生じる。

【００１３】すなわち、トナー担持体と現像剤担持体間
に交番電界が印加されているので、現像剤担持体上のキ
ャリアがトナー担持体側に転移する電界成分が存在す
る。このことによりトナー担持体上にキャリアが転移す
ると、本来クーロン力によりトナー担持体上に支持され
るべきトナーが、キャリアとの摩擦によるクーロン力に
よって、キャリアに付着し電気的に中性になりトナー担
持体上に支持されなくなる。その結果トナー担持体上
に、トナーが均一に塗布されなくなり画像欠陥が生じる
ことになる。そしてまた、キャリアにより潜像担持体等
が汚染されてしまうことになる。

【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものである。

【００１５】即ち、トナーと逆極性の帯電性のキャリア
を用いた２成分系現像剤を使用する現像装置において
も、キャリアがトナー担持体上に転移することがなく、
従って潜像担持体を汚染することもなく、また現像剤担
持体に担持された２成分現像剤がトナー担持体と接触し
ているためトナー担持体上にトナーが均一に薄く塗布さ
れ、トナー担持体が潜像担持体に近接して潜像担持体上
の静電潜像を現像し、コントラストの大きな高画質の画
像が得られる現像装置を提供することを目的としたもの
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁性を有す
るキャリアと非磁性絶縁性トナーとからなる２成分現像
剤によって、潜像担持体上に形成された静電潜像を顕像
化する現像装置において、前記潜像担持体に隣接した位
置に配置し、該潜像担持体上に形成された静電潜像を顕
像化する前記非磁性絶縁性トナーのみを薄層で担持して
回動するトナー担持体と、該トナー担持体と隣接し前記
磁性キャリアと前記非磁性絶縁性トナーとからなる前記
２成分現像剤を内部の磁石により担持して回動する現像
剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記トナー担持体
間に直流電圧を印加するとともに、前記現像剤担持体に
担持された前記２成分現像剤が前記トナー担持体と接触
して該トナー担持体に前記非磁性絶縁性トナーを塗布す
る現像装置によって達成される。

【００１７】また上記目的は、前記現像剤担持体と前記
トナー担持体間に、前記磁性キャリアが前記現像剤担持
体から前記トナー担持体に転移するような電界を除去す
るように偏寄させた交流電圧を印加するようにした現像
装置によって達成される。

【００１８】更に上記目的は、前記潜像担持体と前記ト
ナー担持体間の距離を0.3mm以下に設定し、前記トナー
担持体の表面粗さＲz（10点平均粗さ）をＲz＝１μm以
下に設定した現像装置によって達成される。

【００１９】更に上記目的は、前記トナー担持体を円筒
状の支持体とし、振れ精度30μm以下に設定した現像装
置によって達成される。

【００２０】更に上記目的は、前記トナー担持体に塗布
されたトナーの層厚がトナー１層以上３層以下に設定し
た現像装置によって達成されるものである。

【００２１】

【作用】本発明は前述の構成のように、磁性キャリアと
非磁性絶縁性トナーからなる２成分系の現像剤の場合、
現像剤担持体内に磁石を有し、また、現像剤担持体から
トナー担持体にキャリアが転移するような極性の電界成
分を印加していないので、トナー担持体にキャリアが付
着することがない。さらに、トナー担持体と現像剤層が
接触しているためにトナー担持体上に支持されたトナー
層は極めて均一なものになる。

【００２２】更に、トナー担持体の表面粗さＲz（10点
平均粗さ）をＲz＝１μm以下としてトナー担持体の表面
を極めて滑らかにし、潜像担持体とトナー担持体間の距
離を0.3mm以下に接近させることによって特に良好な高
画質の画像が得られる。

【００２３】更に、トナー担持体を円筒状の支持体と
し、振れ精度を30μm以下とすることによって、トナー
担持体の振れが非常に小さいので特に良好な画質の画像
が得られる。

【００２４】更に、トナー担持体に塗布されたトナーの
層厚をトナー１層以上３層以下にしてトナーの層厚を極
めて薄くすることによって、特に良好な高画質の画像が
得られる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例を添付した図１ないし図
３の図面により説明する。

【００２６】（実施例１）まず、現像剤担持体３とトナ
ー担持体２間に直流電圧を印加した場合の実施例につい
て説明する。

【００２７】図１は、本発明に基づく現像装置の実施例
の断面図を示す。

【００２８】図１において、１は潜像担持体、２はトナ
ー担持体、３は現像剤担持体、４は現像剤層厚規制部
材、５は撹拌水車、６はトナー掻き取り部材、そして７
は本現像装置10のケーシングである。

【００２９】潜像担持体１は、アルミニウムの支持体上
に有機感光層を塗布した感光体ドラムで、時計まわりに
周速140mm/Ｓで回転するようになっている。トナー担持
体２は、ステンレス等の円筒状の支持体で、反時計まわ
りに周速200mm/Ｓで回転するようになっている。現像剤
担持体３は、トナー担持体２との間隔Ｄ₂が0.4mmの間隙
を隔てて配置されていて、磁極が７極の磁石ローラ31と
これを内包したステンレス等の円筒状のスリーブである
支持体32よりなっている。そして、各磁石の磁束密度は
Ｓ₁，Ｓ₂，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｓ₃が700ＧＳ、Ｎ₃，Ｎ₄が400Ｇ
Ｓの磁束密度を有し、磁石ローラ31は固定されており、
スリーブである支持体32は反時計まわりに周速300mm/Ｓ
で回転するようになっている。現像剤層厚規制部材４
は、アルミニウム等の非磁性の部材よりなり、現像剤担
持体３とのギャップＤ₃は0.3mmに規制している。撹拌水
車５は、アルミニウム等の非磁性の部材よりなり、反時
計まわりに回転するようになっている。そしてトナー掻
き取り部材６は、ウレタンゴム製の部材よりなり、トナ
ー担持体２の反時計まわりの回転方向に対しカウンタ方
向に、トナー担持体２に圧接するように取り付けられて
いる。

【００３０】使用する現像剤は、トナーがポリエステル
樹脂100に対して着色剤４、荷電制御剤４の割合で混合
・粉砕した平均粒径10μmの粉砕トナーで、負の帯電性
を持たせるようにしてあり、キャリアはフェライトコア
σ₁₀₀₀＝60emu/ｇにアクリル樹脂のコートをしたもので
平均粒径は70μmである。

【００３１】図１で示す上記現像装置10において、感光
体である潜像担持体１の電位はＨigh＝−700Ｖ、Ｌow＝
０Ｖである。潜像担持体１とトナー担持体２の間には直
流電圧Ｖ₁＝−600Ｖ、トナー担持体２と現像剤担持体３
の間には直流電圧Ｖ₂＝−300Ｖの直流バイアス電圧が印
加されている。すなわち、トナー担持体による潜像担持
体の現像は反転現像方式である。

【００３２】このようなバイアス電圧が印加されている
現像剤担持体３に担持された２成分現像剤であるマイナ
スに帯電したトナーが付着したプラス帯電の磁性キャリ
アは、現像剤担持体３の内部の磁石による磁性キャリア
を担持する担持力と、トナー担持体２が現像剤担持体３
に対してプラス電位であることと相まって担持体２には
転移しえない。

【００３３】そして、現像剤担持体３上に担持された２
成分現像剤中のマイナスに帯電しているトナーは、現像
剤担持体３の表面上に穂立ちした現像剤が磁気ブラシを
形成してトナー担持体２と接触することにより、現像剤
中のトナーは前述のように現像剤担持体３に対してプラ
ス電位であるトナー担持体２に転移し、トナー担持体２
上にトナーの薄層が極めて均一に塗布されることにな
る。

【００３４】このようにしてトナー担持体２上に出来た
トナーの極めて均一な薄層は、潜像担持体１上の静電潜
像を極めて高画質な画像に現像した。

【００３５】（実施例２）次に、磁性キャリアを現像剤
担持体３からトナー担持体２に転移させないようにした
バイアス電圧の別の実施例について説明する。

【００３６】図２で示す回路は、図１で示すバイアス電
圧Ｖ₂の中味を表わしたものである。

【００３７】ＤＣ₁は−400Ｖの直流電源、ＡＣ₁は周波
数が５ＫＨzでＰＰ（Peak to Peak）が1200Ｖの交流電
源、Ｒは回路の保護用抵抗である。この直列につながっ
た直流電源ＤＣ₁、交流電源ＡＣ₁、保護用抵抗Ｒと平列
にダイオードｄがつながれていて、左側のリード線Ｌ₁
はトナー担持体２へ、そして右側のリード線Ｌ₂は現像
剤担持体３に接続されている。そして、上記で説明した
項目以外はすべて実施例１の場合と同じである。

【００３８】図２においてダイオードｄは、電圧降下が
ないか、あっても無視できる程度小さい場合で、リード
線Ｌ₂側がＬ₁側よりプラスの電位になった時、この電位
を除去する向きに取り付けられている。従って磁性キャ
リアは現像剤担持体３からトナー担持体２には転移せ
ず、現像剤担持体３上に担持された２成分現像剤中のマ
イナスに帯電しているトナーは、現像剤担持体３の表面
上に穂立ちした現像剤がトナー担持体２と接触し、更に
トナーは交流電界により激しく往復もしくは撹乱されて
トナー担持体２上に極めて均一に塗布される。

【００３９】本実施例による現像装置により現像された
画像は、実施例１の場合と同様に極めて良好な画質の画
像が得られた。

【００４０】（実施例３）更に、磁性キャリアを現像剤
担持体３からトナー担持体２に転移させないようにした
バイアス電圧の別の実施例について説明する。

【００４１】図３で示す回路は、実施例２の場合と同様
に図１で示すバイアス電圧Ｖ₂の中味を表している。

【００４２】ＤＣ₂は−400Ｖの直流電源、ＡＣ₂は周波
数が５ＫＨzでＰＰが1200Ｖの交流電源、ＤＣ₃は−200
Ｖの直流電源である。この直列につながった回路の左側
のリード線Ｌ₁はトナー担持体２へ、そして右側のリー
ド線Ｌ₂は現像剤担持体３に接続されている。そして、
上記で説明した項目以外はすべて実施例１の場合と同じ
である。

【００４３】図３においてＤＣ₃の−200Ｖの直流電源
は、交番電界によって電圧が最大＋200Ｖになった時、
このプラス成分の電位を除去するために接続した電源で
ある。従って磁性キャリアが現像剤担持体３からトナー
担持体２には転移せず、以下実施例２の場合と同様にト
ナーはトナー担持体２上に極めて均一に塗布される。

【００４４】そして本実施例による現像装置により現像
された画像は、実施例１の場合と同様に極めて良好な画
質の画像が得られた。

【００４５】（実施例４）トナー担持体２上には、非磁
性絶縁性トナーのみしか存在しないので潜像担持体１と
トナー担持体２間の間隔は充分に小さくとれるようにな
る。そこで次に、潜像担持体１とトナー担持体２の間隔
及びトナー担持体２の表面粗さの、画像の画質を良好に
するための条件について、実施例に基づいて説明する。

【００４６】潜像担持体１とトナー担持体２間の間隔Ｄ
₁を0.1，0.3，0.5mmの３水準にとり、トナー担持体２の
表面粗さＲzを0.5μm，１μm，３μmの３水準にとっ
た。即ち、合計９通りでの画像サンプルをとった。

【００４７】その結果は、いずれの条件でも従来の画像
にない高品位で細線再現性の良い画像が得られた。その
中でも間隔Ｄ₁が0.3mm以下でトナー担持体２の表面粗さ
Ｒzが１μm以下の組み合わせの時に、特に良い画像が得
られた。

【００４８】またトナー担持体を鏡面加工にしたものと
の組み合わせの時も、上述の場合と同様に特に良い画像
が得られた。これは間隔Ｄ₁が0.3mm以下のような特別狭
い間隔になると、トナー担持体表面の微細な凹凸もが画
像に影響を及ぼす要因として加わってくる。このためト
ナー担持体２の表面形状もより平滑に管理することでさ
らに良好な画像が得られることになる。

【００４９】（実施例５）次にトナー担持体２の振れ精
度及びトナー担持体の塗布されたトナー層厚の、画像の
画質を良好にするための条件について、実施例に基いて
説明する。

【００５０】トナー担持体を振れ精度の違うものを４本
用意して、それぞれの時の画像サンプルをとった。

【００５１】その結果は、いずれの条件でも従来の画像
にない高品位で細線再現性の良い画像が得られた。その
中でも振れ精度が30μm以下の時に、特に良い画像が得
られた。

【００５２】また、トナー担持体に塗布されたトナー層
厚をトナー１層以下，１層，３層，５層の４段階に変化
させて、それぞれの時の画像サンプルをとった。

【００５３】その結果は、いずれの条件でも従来の画像
にない高品位で細線再現性の良い画像が得られた。その
中でもトナー層厚が１層〜３層の時に、特に良い画像が
得られた。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、トナーと逆極性の帯電性
のキャリアを用いた２成分系現像剤を使用する現像装置
において、トナーの付着したキャリアがトナー担持体上
に転移することがなく、従って潜像担持体を汚染するこ
ともなく、トナー担持体上にトナーが均一に薄く塗布さ
れ、トナー担持体が潜像担持体に近接して潜像担持体上
の静電潜像を現像し、コントラストの大きな高画質の画
像が得られる現像が可能な現像装置が提供されることと
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく現像装置の断面図。

【図２】本発明に基づく交流電圧成分を除去するバイア
ス回路図。

【図３】本発明に基づく交流電圧成分を除去する別のバ
イアス回路図。

【符号の説明】

１潜像担持体２トナー担持体３現像剤担持体 10 現像装置Ｄ₁ 潜像担持体とトナー担持体間の間隔Ｄ₂ トナー担持体と現像剤担持体間の間隔Ｖ₁，Ｖ₂ バイアス電圧ＤＣ₁，ＤＣ₂，ＤＣ₃ 直流電源ＡＣ₁，ＡＣ₂ 交流電源ｄダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋智東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性を有するキャリアと非磁性絶縁性ト
ナーとからなる２成分現像剤によって、潜像担持体上に
形成された静電潜像を顕像化する現像装置において、前
記潜像担持体に隣接した位置に配置し、該潜像担持体上
に形成された静電潜像を顕像化する前記非磁性絶縁性ト
ナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体と、該
トナー担持体と隣接し前記磁性キャリアと前記非磁性絶
縁性トナーとからなる前記２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、前記現像剤
担持体と前記トナー担持体間に直流電圧を印加するとと
もに、前記現像剤担持体に担持された前記２成分現像剤
が前記トナー担持体と接触して該トナー担持体に前記非
磁性絶縁性トナーを塗布することを特徴とする現像装
置。
【請求項２】磁性を有するキャリアと非磁性絶縁性ト
ナーとからなる２成分現像剤によって、潜像担持体上に
形成された静電潜像を顕像化する現像装置において、前
記潜像担持体に隣接した位置に配置し、該潜像担持体上
に形成された静電潜像を顕像化する前記非磁性絶縁性ト
ナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体と、該
トナー担持体と隣接し前記磁性キャリアと前記非磁性絶
縁性トナーとからなる前記２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、前記現像剤
担持体と前記トナー担持体間に、交流電圧を重畳した直
流電圧を印加するとともに、前記交流電圧が、前記磁性
キャリアが前記現像剤担持体から前記トナー担持体に転
移させる極性の電界成分を除去するように偏寄されてい
ることを特徴とする現像装置。
【請求項３】前記電界成分を除去する手段がダイオー
ドであることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】前記電界成分を除去する手段が直流電圧
であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】磁性を有するキャリアと非磁性絶縁性ト
ナーとからなる２成分現像剤によって、潜像担持体上に
形成された静電潜像を顕像化する現像装置であって、前
記潜像担持体に隣接した位置に配置し、該潜像担持体上
に形成された静電潜像を顕像化する前記非磁性絶縁性ト
ナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体と、該
トナー担持体と隣接し前記磁性キャリアと前記非磁性絶
縁性トナーとからなる前記２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、前記現像剤
担持体と前記トナー担持体間に直流電圧を印加するとと
もに、前記現像剤担持体に担持された前記２成分現像剤
が前記トナー担持体と接触して該トナー担持体に前記非
磁性絶縁性トナーを塗布する現像装置において、前記潜
像担持体と前記トナー担持体間の距離を0.3mm以下に設
定し、前記トナー担持体の表面粗さＲz（10点平均粗
さ）をＲz＝１μm以下に設定したことを特徴とする現像
装置。
【請求項６】前記トナー担持体の表面形状を鏡面に設
定したことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】磁性を有するキャリアと非磁性絶縁性ト
ナーとからなる２成分現像剤によって、潜像担持体上に
形成された静電潜像を顕像化する現像装置であって、前
記潜像担持体に隣接した位置に配置し、該潜像担持体上
に形成された静電潜像を顕像化する前記非磁性絶縁性ト
ナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体と、該
トナー担持体と隣接し前記磁性キャリアと前記非磁性絶
縁性トナーとからなる前記２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、前記現像剤
担持体と前記トナー担持体間に直流電圧を印加するとと
もに、前記現像剤担持体に担持された前記２成分現像剤
が前記トナー担持体と接触して該トナー担持体に前記非
磁性絶縁性トナーを塗布する現像装置において、前記ト
ナー担持体を円筒状の支持体とし、振れ精度を30μmと
したことを特徴とする現像装置。
【請求項８】磁性を有するキャリアと非磁性絶縁性ト
ナーとからなる２成分現像剤によって、潜像担持体上に
形成された静電潜像を顕像化する現像装置であって、前
記潜像担持体に隣接した位置に配置し、該潜像担持体上
に形成された静電潜像を顕像化する前記非磁性絶縁性ト
ナーのみを薄層で担持して回動するトナー担持体と、該
トナー担持体と隣接し前記磁性キャリアと前記非磁性絶
縁性トナーとからなる前記２成分現像剤を内部の磁石に
より担持して回動する現像剤担持体を有し、前記現像剤
担持体と前記トナー担持体間に直流電圧を印加するとと
もに、前記現像剤担持体に担持された前記２成分現像剤
が前記トナー担持体と接触して該トナー担持体に前記非
磁性絶縁性トナーを塗布する現像装置において、前記ト
ナー担持体に塗布されたトナーの層厚がトナー１層以上
３層以下に設定されていることを特徴とする現像装置。